[发明专利]作为工业过程工厂的数据中心的工业过程控制系统

说明书

工业过程工厂的分布式控制系统(DCS)包括储存工厂信息模型的数据中心，该工厂信息模型包括使用建模语言对工厂的物理部件、控制框架和控制网络的描述。暴露的API集合为DCS应用提供对模型和数据中心的可选通用框架的访问，该可选通用框架储存基本结构和功能，DCS可以从这些基本结构和功能中自动生成其它结构和功能以填充模型并自动创建在DCS和工厂运行时操作期间使用的各种应用和例程。在初始化时，DCS可以自动感测其接口端口的I/O类型，检测工厂内通信连接的物理部件，并且相应地自动填充工厂信息模型。DCS可以可选地自动生成相关的控制例程和/或I/O数据传输机制、HMI例程等。

技术领域

本申请总体上涉及工业过程工厂的工业过程控制系统，更具体地，涉及作为工业过程工厂的数据中心的工业过程控制系统。

背景技术

分布式工业过程控制系统(诸如在化学、石油、工业或其它过程工厂中用于制造、精炼、转化、生成或生产物理材料或产品的那些分布式工业过程控制系统)通常包括一个或多个过程控制器，这些过程控制器经由物理层通信耦合到一个或多个过程控制器，这些物理层可以是模拟、数字或组合的模拟/数字总线，或者可以包括一个或多个无线通信链路或网络。现场设备例如可以是阀、阀定位器、开关和变送器(例如，温度、压力、液位和流速传感器)，位于工业过程工厂的过程环境(本文中可互换地称为工业过程工厂的“现场环境”或“工厂环境”)内，并且通常执行物理过程控制功能(例如打开或关闭阀，测量过程和/或环境参数(例如流量、温度或压力等)，以控制在过程工厂或系统内执行的一个或多个过程。智能现场设备(例如符合众所周知的现场总线协议的现场设备)也可以执行控制计算、报警功能和通常在控制器内实现的其它控制功能。通常也位于工厂环境内的过程控制器接收指示由现场设备获取的过程测量结果的信号和/或与现场设备有关的其它信息，并执行控制例程或应用，该控制例程或应用运行例如不同的控制模块，这些不同的控制模块使用不同的控制算法做出过程控制决策，基于接收到的信息生成过程控制信号，并与现场设备(例如和现场总线现场设备)中正在执行的控制模块或块进行协调。为了执行这种通信，过程控制器中的控制模块将控制信号发送到各种不同的输入/输出(I/O)设备，然后这些输入/输出设备通过专门的通信线路或链路(通信物理层)将这些控制信号发送到实际的现场设备，从而控制过程工厂或系统的至少一部分的操作，例如控制在工厂或系统内运行或执行的一个或多个工业过程的至少一部分。通常也位于工厂环境内的I/O设备通常设置在过程控制器与一个或多个现场设备之间，并且能够实现它们之间的通信，例如通过将电信号转换为数字值，反之亦然。不同的I/O设备被提供以支持使用不同专用通信协议的现场设备。更具体地，在过程控制器与使用特定通信协议的每个现场设备之间提供不同的I/O设备，使得第一I/O设备用于支持HART现场设备，第二I/O设备用于支持现场总线(Fieldbus)现场设备，第三I/O设备用于支持Profibus现场设备等。如本文所用的，现场设备、控制器和I/O设备通常被称为“过程控制设备”，并且通常位于、设置在或安装在过程控制系统或工厂的现场环境中。

更进一步，来自现场设备和过程控制器的信息通常可通过过程控制器在数据高速通道或通信网络到达一个或多个其它硬件设备，例如操作员工作站、个人计算机或计算设备、数据历史库、报告生成器、中央数据库或其它中央管理计算设备，它们通常放置在控制室或远离工厂较严酷现场环境的其它位置，例如，在过程工厂的后端环境中。这些硬件设备中的每一个通常都集中在整个过程工厂或过程工厂的一部分中。这些硬件设备运行可以例如使操作员能够执行与控制过程和/或操作过程工厂有关的功能(例如更改过程控制例程的设置、修改控制器或现场设备内的控制模块的操作，查看过程的当前状态，查看现场设备和控制器生成的报警，出于培训人员或测试过程控制软件的目的模拟过程的操作，保持和更新配置数据库等)的应用。硬件设备和过程控制器使用的数据高速通道可以包括有线通信路径、无线通信路径、或有线和无线通信路径的组合，并且通常使用基于分组的通信协议和非时间敏感的通信协议，例如以太网或IP协议。